Differenzierte Analyse von konstruktiven, applikativen und hybriden Maßnahmen zur Verbesserung der Fahrbarkeit von Turbomotoren

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Diskussion unterschiedlicher Hybridisierungsstrategien vor dem Hintergrund zunehmender Momenten- und Leistungsdichte. Unter Anwendung moderner Entwicklungswerkzeuge der Fahrzeugsimulation, der 1D-Motorprozessrechnung und 3D-Strömungssimulation werden Grenzen und Möglichkeiten der Fahrbarkeitsverbesserung durch Ansätze konstruktiver und applikativer Modifikation mit Maßnahmen der Hybridisierung verglichen. Dabei liegt der Fokus auf einer Dynamisierung des modernen Turbomotors. Mittels Strömungsdynamik und Rotationskinetik wird das Systemverhalten von Strömungsverdichter, Turbine und Verdrängerlader am Hubkolbenmotor unter Berücksichtigung der Leistungs- und Energiebereitstellung im elektrifizierten Fahrzeugantriebsstrang diskutiert.
Die Überprüfung der Simulationsergebnisse und die Bewertung von Emissionen und Verbrauch finden am hochdynamischen Motorenprüfstand statt. Mit der Implementierung von elektromechanischer Hybridisierung und elektrifizierter Ladedruckerzeugung in dieselbe Ebene der echtzeitfähigen Prüfstandsautomatisierung kann am Engine in the Loop Motorenprüfstand erstmals eine vergleichende Bewertung von Fahrbarkeitsgewinn zu Leistungs- und Energieverbrauch der betrachteten Hybridtechnologien durchgeführt werden. Ein hohes Maß an Reproduzierbarkeit bis in die Partikelanzahlemissionen bestätigt diese Testmethodik.